[发明专利]一种快速计算裂缝宽度的方法

说明书

本发明公开了一种快速计算裂缝宽度的方法，涉及结构安全检验技术领域。该方法提出并实现了一种基于视觉的裂缝宽度测量方法。该方法主要分为三部分，第一部分提取裂缝的骨架信息，骨架实际上是物体内部相对于物体边界的最大内切圆中心的集合，第二部分就是去除骨架中的小分支，第三部分就是计算裂缝孔隙所占的所有网格到周围背景骨架的最短距离d，根据裂缝骨架的位置找到对应的d值，那么该值可近似看作是裂缝宽度的一半。通过本方法可以准确定位最大宽度裂缝的位置，可以为裂缝病害防治提供准确的位置信息。

技术领域

本发明涉及结构安全检验技术领域，具体涉及一种快速计算裂缝宽度的方法。

背景技术

裂缝的定量描述是检验结构安全性的关键。基于视觉的裂纹检测是近年来发展起来的一种检测方法，但是需要大量的人力。为了分析基于数字图像的裂缝，研究了几种裂缝宽度测量方法。然而，这些方法的验证是在不规则表面上进行的，其真实的宽度具有一定的主观性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种通过提取裂缝的骨架信息、去除骨架中的小分支，计算裂缝孔隙所占的所有网格到周围背景骨架的最短距离d，根据裂缝骨架孔隙d值快速计算裂缝宽度的方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种快速计算裂缝宽度的方法，包括以下步骤：

步骤1，采用中轴变换算法提取裂缝骨架；

步骤2，根据裂缝边界划分进行剪枝，去除骨架中的小分支；

步骤3，计算裂缝孔隙所占的所有网格到周围背景骨架的最短距离d，根据裂缝骨架的位置找到对应的d值，d值为裂缝宽度的一半。

优选地，步骤1，首先采用MAT算法得到裂纹的骨架，MAT算法通过计算对象边界内的像素，以确定每个像素是否满足连接条件，如果满足条件，像素将成为对象骨架中的元素，具体过程为：

根据数字图像计算连接性准则，其算法检查每个前景像素P及其相邻像素P_i，i(＝1,2,…8) 为相邻像素的下标；点Q是距像素P最近的边界点，矢量定义为：

D是计算从点P到背景像素的最短欧几里德距离并返回相应矢量的距离图，根据式(1)的定义，矢量表示为：

然后，连接条件写为：

符号x和y分别是点Q和Q_i之间x和y方向上的相对距离，第一个条件限制骨架宽度的范围，第二个条件产生两点Q和Q_i之间距离的下界(ρ)，收集满足上述条件的每个像素P，并构成骨架。

优选地，步骤2中，为了得到代表裂纹扩展方向的主骨架，对传统的剪枝算法进行了改进，改变了裂纹边界的划分方案，具体过程为：

对于简单闭合物体的域Ω，MAT得到的骨架定义为它是与物体边界相切的最大圆盘中心的集合对于任意点最大圆盘切线的对应中心到点x表示为C(x)，且包含在骨架中，然后，以C(x)为中心的最大圆盘与物体边界相切的点称为生成点，并表示为G(C(x))，物体的边界由n条折线组成，分别为l₁、，l₂，…，l_n，如下所示：

任意点C(x)，(x∈l_i)的生成点用数学表达式称为G(x，l_i)：

任意x∈l_i。